(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブラシレスモータと、
前記ブラシレスモータのステータ巻線のいずれかに所定のタイミングで駆動電圧を与える駆動回路と、
前記ブラシレスモータにより回転駆動されるオイルパルス機構部と、
前記オイルパルス機構部に接続される出力軸と、を有するオイルパルス工具であって、
前記駆動回路は、前記ブラシレスモータに与える駆動電圧の進角を、前記オイルパルス機構部の回転位置に応じて変更することを特徴とするオイルパルス工具。
【請求項２】
前記オイルパルス機構部はライナとメインシャフトを有し、
前記駆動電圧の進角は、前記ライナと前記メインシャフトの相対的な回転位置に応じて変更されることを特徴とする請求項１に記載のオイルパルス工具。
【請求項３】
前記駆動電圧の進角は、前記オイルパルス機構部での打撃時には進角ゼロとなるように制御されることを特徴とする請求項２に記載のオイルパルス工具。
【請求項４】
前記駆動電圧の進角は、前記オイルパルス機構部での打撃前後に進角ゼロとし、それ以外は所定の進角をつけるように制御されることを特徴とする請求項３に記載のオイルパルス工具。
【請求項５】
前記駆動電圧の進角として複数の進角値を準備し、
前記駆動回路は、前記ライナの相対的な回転位置に応じていずれの進角値を選択することを特徴とする請求項４に記載のオイルパルス工具。
【請求項６】
前記駆動回路は、前記出力軸の負荷の増大に応じて前記駆動電圧の進角を変更することを特徴とする請求項２に記載のオイルパルス工具。
【請求項７】
ブラシレスモータと、
前記ブラシレスモータのステータ巻線のいずれかに所定のタイミングで駆動電圧を与える駆動回路と、
前記ブラシレスモータにより回転駆動されるオイルパルス機構部と、
前記オイルパルス機構部に接続される出力軸と、を有するオイルパルス工具であって、
前記駆動回路は、
最初の打撃が行われるまでは駆動電圧を固定進角で制御し、
最初の打撃が開始されたら前記オイルパルス機構部の回転角に応じて駆動電圧の進角を変更させる可変進角で制御することを特徴とするオイルパルス工具。
【請求項８】
前記駆動回路は、
前記最初の打撃が開始されたら、前記駆動電圧の進角ありで制御し、
前記オイルパルス機構部が打撃を行う前後で、前記駆動電圧の進角を減少又はゼロにすることを特徴とする請求項７に記載のオイルパルス工具。
【請求項９】
前記オイルパルス機構部はライナを有し、
進角ありの制御を行う前記ライナの位置は、打撃が行われるライナ位置を０°として、前記ライナの位置が３０°〜３３０°の間であることを特徴とする請求項８に記載のオイルパルス工具。
【請求項１０】
ブラシレスモータと、
前記ブラシレスモータによって駆動される回転打撃機構部と、
前記回転打撃機構部に接続される出力軸と、を有する電動工具であって、
前記ブラシレスモータに印加する駆動電圧の進角を、前記回転打撃機構部の回転位置に応じて変更することを特徴とする電動工具。
【請求項１１】
ブラシレスモータと、
前記ブラシレスモータによって駆動される打撃機構部と、
前記打撃機構部に接続される出力軸と、を有する電動工具であって、
前記ブラシレスモータに印加する駆動電圧の進角を、前記打撃機構部の位置に応じて変更することを特徴とする電動工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータにより駆動される先端工具を有する電動工具に関する。特に、先端工具が作業をする際に、反力を受け、その反力が変動する電動工具に関する。このような例として、例えば、オイルパルス工具がある。
【背景技術】
【０００２】
ネジやボルト等の締め付けを行う電動工具として、油圧を利用して打撃力を発生させるオイルパルス工具が知られている。オイルパルス工具は、金属同士の衝突がないため、メカニカル方式のインパクト工具に比べて、作動音が低いという特徴を有する。このようなオイルパルス工具として、例えば特許文献１があり、オイルパルス機構部を駆動する動力として電気モータを使用する。オイルパルス工具を稼働させるためにトリガを引くと、モータに所定の駆動電力が供給される。モータが回転すると減速機構部を介して、その回転が減速されてオイルパルス機構部に伝達され、オイルパルス機構部を介してアンビル（出力軸）を回転させる。
【０００３】
特許文献１の技術において、オイルパルス機構部は、略棒状をなして外枠の前方へ指向するアンビルと、アンビルの半径方向外方にアンビルと略同軸的に設けられた筒状体（ライナ）と、筒状体内の空間を仕切るブレードを備える。アンビルと筒状体とにより画成される空間にはオイルが充填され、ブレードによって複数のオイル室が画成される。筒状体は減速機構部を介してモータの出力軸に連結され、モータが略一定速度で回転するのに伴い、筒状体はモータの出力軸よりも減速された略一定速度で回転する。筒状体が回転しているときに、所定のオイル室内部のオイルが圧縮され、オイル室間に圧力差が生ずる。この圧力差を解消しようとしてアンビルが回転することによってアンビルにパルス状の打撃トルクが発生する。
【０００４】
近年、上記のようなオイルパルス工具のモータとして、ブラシレスモータが用いられるようになってきた。ブラシレスモータはブラシ（整流用刷子）の無いＤＣ（直流）モータであり、例えば、コイルをステータ側に、マグネットをロータ側に用い、インバータで駆動された電力を所定のコイルへ順次通電することによりロータを回転させる。ブラシレスモータでは、ステータに巻装されたコイルへの通電をオン・オフさせるためのスイッチング素子を、モータの近傍の回路基板上に配置する。スイッチング素子を配置する場所は、例えばモータの後ろ側（先端工具と反対側）に取り付けられる略円形の回路基板上に配置している。
【０００５】
ブラシレスモータを用いた回転制御において、進角制御を行うことが知られている。進角制御とは、モータの誘起電圧と巻線電流の位相を調整することにより、モータの出力トルクを最大限に引き出す制御である。通常モータのトルクは、ロータの磁石の磁界と、コイルの磁界が９０°ずれているときが最大となり、ホール素子（又はホールＩＣ）等の回転位置検出素子を用いた制御においては、回転位置検出素子の出力信号を用いて適切にモータの巻線に駆動電圧を供給する。
【０００６】
図６は回転位置検出素子の出力信号を用いて適切にモータの巻線に駆動電圧を供給する方法、つまり、進角制御を用いない場合（進角なし）のモータの回転状態を示す。図中の上の段の１２１〜１２７には、モータの各回転角における断面図を示し、中段にモータの回転角に対応するホール素子Ｈ１〜Ｈ３の出力波形を示し、下段にモータの巻線（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）に流す駆動電圧の供給タイミングを示す。ブラシレスモータは、永久磁石３ｃを装着したロータ３ａと、コイルを配置したステータ３ｂを含んで構成される。ロータ３ａの回転位置はホール素子Ｈ１〜Ｈ３により検出される。
【０００７】
図６は、駆動電圧の“進角なし”で制御する場合を示しており、ロータ３ａの永久磁石３ｃは、回転方向のコイルによって発生される磁界によって、回転角で４５°手前から１５°手前に位置するまで、引き寄せられるように動作する。図中の斜線又は格子模様を付した部分が、それらの相に駆動電圧を供給することを示す。また、モータの巻線に流す電流の方向によって、巻線はＮ極またはＳ極となるが、駆動電圧の供給方向によりＳ極とする場合を格子模様で示し、Ｎ極とする場合を斜線で示している。例えば、１２１の状態のモータでＵ相、Ｗ相に駆動電圧が供給されてＵ相がＳ極、Ｗ相がＮ極となると、対向する永久磁石３ｃを吸引又は反発することによって、ロータ３ａには矢印で示すように図中時計回りの回転力が発生する。図６の形状のブラシレスモータでは、永久磁石３ｃとコイルが同じ極でラップする角度はロータ３ａの回転角で３０°分である
【０００８】
ホール素子Ｈ１〜Ｈ３は、ロータ３ａの軸方向後方（又は前方）に、所定の間隔（本実施例では回転角で６０°）を隔てて配置される。ホール素子Ｈ１〜Ｈ３は、ホール効果を利用した磁気センサであり、永久磁石３ｃによって発生される磁界を電気信号に変換して所定の出力信号（出力電圧）を得るものである。図６の中段に、ホール素子Ｈ１〜Ｈ３の出力波形を示す。例えば、ホール素子Ｈ１の出力信号１３１においては、ロータ３ａがロータ回転角０°から３０°、および１２０°から１８０°の位置までが出力ＨＩＧＨ（Ｎ極と対向）となり、３０°から１２０°までが出力ＬＯＷ（Ｓ極と対向）となる。同様にして、ホール素子Ｈ２、Ｈ３も対向する永久磁石３ｃの磁極に応じて、出力信号１３２、１３３を発生させる、ホール素子Ｈ１及びＨ２、Ｈ２及びＨ３は回転角で６０°ずれた位置に配置されるので、出力信号１３２、１３３は、出力信号１３１から６０°、１２０°ずれた状態となる。
【０００９】
ステータ３ｂの各巻線Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相はＹ結線されており、ホール素子Ｈ１からＨ３の信号の立ち上がりを元に所定の相に駆動電圧が供給される。ホール素子Ｈ１の立ち上がり（ＬＯＷ→ＨＩＧＨ）からホール素子Ｈ２の立ち上がり（ＬＯＷ→ＨＩＧＨ）（ロータの回転角６０°分）においてＶ相がＳ極になる方向に駆動電圧１３７が供給される。また、ホール素子Ｈ１の立ち下がり（ＨＩＧＨ→ＬＯＷ）からホール素子Ｈ２の立ち下がり（ＨＩＧＨ→ＬＯＷ）（ロータの回転角６０°分）においてＶ相がＮ極になる方向に駆動電圧１３６が供給される。
【００１０】
ホール素子Ｈ２の立ち下がり（ＨＩＧＨ→ＬＯＷ）からホール素子Ｈ３の立ち下がり（ＨＩＧＨ→ＬＯＷ）（ロータの回転角６０°分）においてＵ相がＮ極になる方向に駆動電圧１３５が供給され、ホール素子Ｈ２の立ち上がり（ＬＯＷ→ＨＩＧＨ）からホール素子Ｈ３の立ち上がり（ＬＯＷ→ＨＩＧＨ）（ロータの回転角６０°分）においてＵ相がＳ極になる方向に駆動電圧１３４が供給される。
【００１１】
ホール素子Ｈ３の立ち下がり（ＨＩＧＨ→ＬＯＷ）からホール素子Ｈ１の立ち下がり（ＨＩＧＨ→ＬＯＷ）（ロータの回転角６０°分）においてＷ相がＮ極になる方向に駆動電圧１３９が供給され、ホール素子Ｈ３の立ち上がり（ＬＯＷ→ＨＩＧＨ）からホール素子Ｈ１の立ち上がり（ＬＯＷ→ＨＩＧＨ）（ロータの回転角６０°分）においてＷ相がＳ極になる方向に駆動電圧１３８が供給される。
【００１２】
以上のような駆動電圧の切り替えは、制御回路に含まれるマイコンとインバータ回路を用いて実現される。尚、本図ではロータ３ａの回転角が０〜１８０°の範囲しか図示していないが、ロータ３ａの形状は回転対称であって、１８０°毎に同じとなる２回対称であるので、１８０°〜３６０°の制御状況は図６に示す制御状況と同じである。
【００１３】
次に、図７を用いてブラシレスモータを“進角あり”で制御する場合を説明する。図７の例は、駆動電圧の進角を２０°としてモータを制御する例である。駆動電圧を“進角あり”で制御するためには、３つのホール素子Ｈ１〜Ｈ３を物理的に進角分だけ周方向にオフセットして配置して実現できるが、モータの駆動を、マイコンとインバータ回路による駆動回路で実現する場合は、電子的に制御することにより実現できる。
【００１４】
図７において最上段のモータの矢印１２１から１２７の断面状態は、モータの３０°毎の状況を示すもので図６で示す図と同じである。また、ホール素子Ｈ１〜Ｈ３の位置も図６で示すモータと同様であるため、それら出力信号６１〜６３は、図６の出力信号１３１〜１３３と同じ信号波形となる。図７においてもホール素子Ｈ１〜Ｈ３の信号の立ち上がりを元に所定の相に駆動電圧を供給するが、駆動電圧６４〜６９を流すタイミングを図６で示すタイミングよりも回転角で２０°分進ませるようにした。これによって、各駆動巻線への供給開始が２０°分速まり、供給停止が２０°分早まることになる。
【００１５】
ホール素子Ｈ１の立ち上がり（ＬＯＷ→ＨＩＧＨ）から２０°早いタイミングでＶ相がＳ極になる方向に駆動電圧６７が供給され、ホール素子Ｈ１の立ち下がり（ＨＩＧＨ→ＬＯＷ）から２０°早いタイミングでＶ相がＮ極になる方向に駆動電圧６６が供給される。駆動電圧６６、６７が供給される長さ（時間）は、ロータ３ａの回転角で６０°分である。同様にして、ホール素子Ｈ２の立ち下がり（ＨＩＧＨ→ＬＯＷ）から２０°早いタイミングでＵ相がＮ極になる方向に駆動電圧６５が供給され、ホール素子Ｈ２の立ち上がり（ＬＯＷ→ＨＩＧＨ）から２０°早いタイミングでＵ相がＳ極になる方向に駆動電圧６４が供給される。さらに、ホール素子Ｈ３の立ち下がり（ＨＩＧＨ→ＬＯＷ）から２０°早いタイミングでＷ相がＮ極になる方向に駆動電圧６９が供給され、ホール素子Ｈ３の立ち上がり（ＬＯＷ→ＨＩＧＨ）から２０°早いタイミングでＷ相がＳ極になる方向に駆動電圧６８が供給される。以上のような駆動電圧の切り替えは、制御回路に含まれるマイコンとインバータ回路を用いて実現される。
【００１６】
図７のように駆動電圧を進角ありで制御する場合、ロータ３ａの永久磁石３ｃは回転方向のコイルによって、（４５°＋進角分）手前（この例では６５°手前）から（１５°＋進角分）手前（この例では３５°）まで、引き寄せられるように動作する。ロータ３ａは、より先の位置のコイルから引き寄せられることになり、結果としてロータ３ａの最高回転数が上昇する。一方で、このことはロータ３ａの慣性力が小さい低速回転時はロータ３ａを進行方向に引き寄せる力が少なく、トルクの低下を招く。さらに永久磁石３ｃとコイルが同じ極でラップする角度は、ロータ回転角５０°分と増える。同極が正面で向き合う位置に近づくため、ロータ３ａの位置によるトルクの変動が大きくなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１７】
【特許文献１】特開２００３−２９１０７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
発明者らが電動工具の一実施例であるオイルパルス工具のモータ制御に進角制御を適用しようとして、いろいろ実験したところ、モータの駆動電圧に進角を与えると最高回転数が上昇し、パルス発生時のライナ角速度が上がることが判明した、この結果、打撃トルクを上昇させることができ、締付トルクの向上が達成できた。一方で、進角を与えるとモータがロックした際の再起動トルクが低下するというデメリットがあることが判明した。さらに、モータのロック時のロータ停止位置（ステータに対するロータの位置）によっては、起動特性の変動が大きくなり、安定してモータを起動させることができない恐れがあることが判明した。
【００１９】
これは、進角制御は、ロータが慣性力で回転することを前提とし、コイルに発生する磁場をロータの位置を先読みして変化させる制御であるため、ロック時（ロータの回転停止時）は、ロータの停止位置によってはロータ磁石に対応するコイルの磁場が適正な極ではなくなることがあるためと考えられる。このことは、ほぼ停止あるいは逆転している打撃直後のロータを再度加速させようとする場合、ロータ停止位置により加速がばらつくことを意味する。結果として、次の打撃時にライナ回転速度が変動し、打撃トルクつまり締付トルクがばらつくようになってしまう。
【００２０】
図８は、進角制御の有無とモータの立ち上がり時の出力特性を示す図である。図中の実線が進角制御を用いない場合（進角なし）のモータの回転数とトルクの関係を示した模式図である。横軸はモータの回転数（ｒｐｍ）であり、縦軸がトルク（Ｎ・ｍ）である。一方、図中の点線で示す曲線が、進角制御を用いる場合（進角あり）のモータの回転数とトルクの関係である。この図から理解できることは、モータの回転数が低い状態では“進角なし”の方がトルクが高く、回転数が高くなるとこの関係が逆転して、“進角あり”の方がトルクが高くなり、また最高回転数も高くなることである。この双方の特徴を生かして、発明者らはモータの回転数に応じて進角を変更する制御を検討した。
【００２１】
本発明は上記背景に鑑みてなされたもので、その目的は、ブラシレスモータを用いた電動工具において、安定して作業を行うようにすることにある。また、一実施例においては、ブラシレスモータを用いたオイルパルス工具において安定して締め付け作業を行うようにすることにある。
【００２２】
本発明の他の目的は、進角制御による締付トルクの向上と、進角制御によって生じる締付トルクのばらつきの解消したオイルパルス工具を提供することである。
【００２３】
本発明のさらに他の目的は、モータの進角を回転角に応じて適宜変更することにより、ロック状態のモータを安定して起動できるオイルパルス工具を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
本願において開示される発明のうち代表的なものの特徴を説明すれば次の通りである。
【００２５】
本発明の一つの特徴によれば、ブラシレスモータと、ブラシレスモータのステータ巻線のいずれかに所定のタイミングで駆動電圧を与える駆動回路と、ブラシレスモータにより回転駆動されるオイルパルス機構部と、オイルパルス機構部に接続される出力軸と、を有するオイルパルス工具であって、駆動回路は、ブラシレスモータに与える駆動電圧の進角を、オイルパルス機構部の回転位置に応じて変更するように構成した。オイルパルス機構部はライナとメインシャフトを有し、駆動電圧の進角は、ライナとメインシャフトの相対的な回転位置に応じて変更するように制御される。
【００２６】
本発明の他の特徴によれば、駆動電圧の進角は、オイルパルス機構部での打撃時には進角ゼロとなるように制御する。例えば、オイルパルス機構部での打撃前後に進角ゼロとし、それ以外は所定の進角をつけるように制御する。つまり、打撃の前後で、モータの進角を０ないしほぼ０°に減少させる。例えば、打撃が行われるライナ位置を０°とした場合、ライナの回転方向に０〜９０°、および３００〜３６０°（０°）の時に進角を減少させると良い。これらの制御実現のため、複数の進角値を準備し、駆動回路は、ライナの相対的な回転位置に応じていずれの進角値を選択する。また、駆動回路が出力軸の負荷の増大に応じて駆動電圧の進角を変更するように構成しても良い。
【００２７】
本発明のさらに他の特徴によれば、ブラシレスモータと、ブラシレスモータのステータ巻線のいずれかに所定のタイミングで駆動電圧を与える駆動回路と、ブラシレスモータにより回転駆動されるオイルパルス機構部と、オイルパルス機構部に接続される出力軸と、を有するオイルパルス工具であって、駆動回路は、最初の打撃が行われるまでは駆動電圧を固定進角で制御し、最初の打撃が開始されたらオイルパルス機構部の回転角に応じて駆動電圧の進角を変更させる可変進角で制御するようにした。駆動回路は、最初の打撃が開始されたら、駆動電圧の進角ありで制御し、オイルパルス機構が打撃を行う前後で、駆動電圧の進角を減少又はゼロにする。進角ありの制御を行うライナ位置は、打撃が行われるライナ位置を０°として、ライナの位置が３０°〜３３０°の間、特に好ましくは９０°から３００°である。
【発明の効果】
【００２８】
請求項１の発明によれば、進角によるモータ最高回転数の上昇で締付トルクの向上を図るとともに、打撃を行う前後でモータの進角を減少することで、進角による締付トルクのばらつきを解消したオイルパルス工具を提供することができる。
【００２９】
請求項２の発明によれば、駆動電圧の進角は、ライナとメインシャフトの相対的な回転位置に応じて変更するので、打撃を行う際には進角なしにして、打撃後のモータの再起動、再加速を安定して行うことができる。また、モータの加速中には進角有りで制御するので、回転数を高くすることができ、オイルパルス工具の打撃トルクを高くすることができる。
【００３０】
請求項３の発明によれば、駆動電圧の進角はオイルパルス機構部での打撃時には進角ゼロとなるように制御されるので、打撃時にモータの回転がぶれてしまうことを防止できる。これにより、不安定となりやすい打撃時にモータを安定した状態で駆動することができる。
【００３１】
請求項４の発明によれば、オイルパルス機構部での打撃前後に進角ゼロとし、それ以外は所定の進角をつけるように制御されるので、打撃が行われるまでのライナの加速を促進させて、強い打撃トルクを発生させることができる。
【００３２】
請求項５の発明によれば、駆動回路は、ライナの相対的な回転位置に応じて複数のうちのいずれの進角値を選択するので、マイコンを用いた簡単な制御によって本発明の制御を実現できる。
【００３３】
請求項６の発明によれば、駆動回路は、出力軸の負荷の増大に応じて駆動電圧の進角を変更するので、必要とされる負荷の増大に応じて適切な打撃トルクを発生させることができる。
【００３４】
請求項７の発明によれば、最初の打撃が行われるまでは駆動電圧を固定進角で制御するので、ボルト等が着座するまでは任意の進角（進角あり、進角なし）で、最短時間で作業を行うことができる。また、最初の打撃が開始されたらオイルパルス機構部の回転角に応じて駆動電圧の進角を変更させる可変進角で制御するので、打撃トルクの大きさ、打撃時の安定性を考慮した高精度なモータの駆動を実現できる。
【００３５】
請求項８の発明によれば、最初の打撃が開始されたら、駆動電圧の進角ありで制御し、オイルパルス機構が打撃を行う前後で、駆動電圧の進角を減少又はゼロにするので、打撃時にモータの回転がぶれてしまうことを効果的に防止できる。
【００３６】
請求項９の発明によれば、進角ありの制御を行うオイルパルス機構部のライナの位置は３０°〜３３０°の間であるので、打撃時の安定を確保しつつ、モータの効率を大きく引き出すことができる。
【００３７】
請求項１０の発明によれば、ブラシレスモータによって駆動される回転打撃機構部を有する電動工具において、ブラシレスモータに印加する駆動電圧の進角を、回転打撃機構部の回転位置に応じて変更するので、進角によるモータ最高回転数の上昇で打撃トルクの向上を図るとともに、打撃を行う前後でモータの進角を減少することで、進角による打撃トルクのばらつきを解消した電動工具を提供することができる。
【００３８】
請求項１１の発明によれば、ブラシレスモータによって駆動される打撃機構部を有する電動工具においてブラシレスモータに印加する駆動電圧の進角を、打撃機構部の位置に応じて変更するので、進角によるモータ最高回転数の上昇で打撃トルクの向上を図るとともに、打撃を行う前後でモータの進角を減少することで進角による打撃トルクのばらつきを解消した電動工具を提供することができる。
【００４０】
本発明の上記及び他の目的ならびに新規な特徴は、以下の明細書の記載及び図面から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の実施例に係るオイルパルス工具１の全体構成を示す側面図（一部断面図）である。
【図２】図１のＡ−Ａ部の断面図であって、オイルパルス機構部２０の使用状態における一回転の動きを８段階で示した断面図である。
【図３】本発明の実施例に係るオイルパルス工具１の概略ブロック図である。
【図４】本発明の実施形態に係るオイルパルス工具１のモータ制御のタイミングチャートである。
【図５】本発明の実施例に係るオイルパルス機構部２０の制御手順を示すフローチャートである。
【図６】ブラシレスモータの進角なし制御を説明するための図である。
【図７】ブラシレスモータの進角あり制御を説明するための図である。
【図８】進角制御の有無とモータの立ち上がり時の出力特性を示す図である。
【図９】進角の有無によるオイルパルス工具のモータ制御のタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００４２】
以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。尚、本明細書の説明において上下及び前後の方向は、図１中に示した方向として説明する。
【００４３】
図１において、オイルパルス工具１は、バッテリ６により供給される電力を利用し、ハウジング２内に収容されるモータ３を駆動源としてオイルパルス機構部２０を駆動する。オイルパルス機構部２０は、出力軸たるメインシャフト（アンビル）２３を有し、メインシャフト２３に回転力と打撃力を与えることによって先端工具１８に回転打撃力を直接又は間欠的に伝達して被締め付け材にボルトやネジ等の締め付け作業等を行う。本実施例においては、モータ３の回転軸が、減速機構を介さずにオイルパルス機構部２０の入力部に直結される。従って、モータ３とオイルパルス機構部２０のライナ２１が同速度で同期して回転する。本実施例のオイルパルス工具１は充電可能なバッテリ６によって駆動されるモータ３によって駆動され、モータ３の回転駆動はオイルパルス工具１内の図示しない回路基板上に搭載される制御回路によって制御される。尚、モータ３を駆動するための電源はこの構成に限られずに、商用の交流電源によってモータを駆動するようにしても良い。また、本実施例ではモータ３の回転軸に直接オイルパルス機構部２０を接続したが、モータ３の出力側に遊星歯車機構等を用いた減速機構部を介してオイルパルス機構部２０を駆動するようにしても良い。
【００４４】
バッテリ６により供給される電力は、例えば１４Ｖの直流電力であり、後述するインバータ回路を介してモータ３に送られる。モータ３は、外周側にステータコアに巻かれた巻線を有するステータ（固定子）を有し、内周側に永久磁石を有するロータ（回転子）を有する公知のブラシレスモータであり、後述するインバータ回路によって駆動される。ハウジング２は、モータ３を収容する筒状の胴体部２ａと、胴体部から直角方向下方に延在するグリップ部２ｂにより構成される。グリップ部２ｂは作業者によって把持される部分であり、その上部付近の前方にはトリガスイッチ８が設けられる。作業者がグリップ部２ｂを把持しながらトリガスイッチ８を引くと、引いた量に略比例する駆動電力がモータ３に伝達される。グリップ部２ｂの下方、つまり、グリップ部２ｂからみてモータ３とは反対側（反モータ側）には、バッテリ６が着脱可能に取り付けられる。
【００４５】
モータ３の回転軸の延長線上（軸線上）には、打撃力の発生機構となるオイルパルス機構部２０と、オイルパルス機構部２０のメインシャフト２３と、ビットホルダ１５が位置する。本実施例においては、一般的な電動式オイルパルス工具で見られるような減速機構がモータ３の回転軸の軸線上に存在しない。このように、締め付け作業を行う必要最低限の部品のみをモータ３の回転軸線上に配置したので、オイルパルス工具の前後長（全長）を短く構成することが可能となり、小型化が図れて操作性を大きく向上させることが可能となった。
【００４６】
ハウジング２の先端に接続されるケース４の内部には回転打撃機構たるオイルパルス機構部２０が収容される。オイルパルス機構部２０は、後方側に突出するライナプレート２２の嵌合軸部がモータ３の回転軸に減速機構等を介さず直接接続される。ケース４の外周面は、樹脂部材によるカバー５で覆われる。ライナプレート２２の後方側中心軸の断面形状が六角形状の嵌合軸に形成され、嵌合軸部はモータ３の回転軸に形成された嵌合穴に装着される。オイルパルス機構部２０の前方側に延びるメインシャフト２３は、オイルパルス機構部２０の出力軸となるもので、その先端部分にはビットホルダ１５等の公知の先端工具保持部が形成される。オイルパルス機構部２０は、後方側端部がベアリング１０によりホルダ１１により保持され、前方がベアリング９によりケース４に保持される。本実施例のベアリング９はボールベアリングであるが、ニードルベアリングやメタルベアリング等の他の軸受を用いることができる。
【００４７】
ビットホルダ１５には先端工具１８が装着可能である。図１の例では、先端工具１８の例として被締付け材に取り付けられたボルトを締めつける六角ソケットを示しているが、装着される先端工具１８は六角ソケットだけに限られず、ドライバビットやその他の先端工具を装着することが可能である。トリガスイッチ８が引かれてモータ３が起動されると、モータ３の回転力はオイルパルス機構部２０に伝達され、オイルパルス機構部２０のライナ２１はモータ３の回転速度と同速度で回転する。
【００４８】
オイルパルス機構部２０の内部にはオイルが充填されていて、メインシャフト２３に負荷のかかっていないとき、又は、負荷が小さい際には、メインシャフト２３はオイルの抵抗のみでモータ３の回転にほぼ同期して回転する。メインシャフト２３に強い負荷がかかるとメインシャフト２３の回転が止まり、オイルパルス機構部２０の外周側のライナ２１のみが回転を続け、１回転に１箇所あるオイルを密閉する位置にてオイルの圧力が急激に上昇し、メインシャフト２３に大きな締め付けトルク（打撃力）が作用し、メインシャフト２３を大きな力で回転させる。以後、同様の衝撃動作が数回繰り返され、締め付け対象が設定トルクで締め付けられるまで打撃力がメインシャフト２３に間欠的に繰り返し伝達される。
【００４９】
オイルパルス機構部２０は、モータ３により回転されるライナ２１に形成した空洞内にオイルを充填、密閉し、ライナ２１内に同軸に嵌挿したメインシャフト（出力軸）２３に２本の軸方向溝を設け、軸方向溝内にブレード２５を嵌挿し、ブレード２５を常時メインシャフト２３の外周方向にスプリング等の弾性手段で付勢してライナに当接するように構成する。メインシャフト２３とライナ２１の摺動部分には、内部のオイルが漏れないようにＯリング３０が設けられる。ライナ２１を回転駆動することにより、ライナ２１の内周面に形成したシール部とメインシャフト２３の外周面に形成したシール部が合致した時オイルパルス機構部２０内に圧力差が発生して、メインシャフト２３に間欠的な打撃トルクを生じさせる。
【００５０】
次に、図２を用いてオイルパルス機構部２０の動作についてさらに説明する。図２の（１）〜（８）は、図１のＡ−Ａ断面を示し、ライナ２１がメインシャフト２３に対して相対角で１回転する状態を示した図である。まず、動作手順を説明する前に、図２（６）〜（８）の図を用いてオイルパルス機構部２０の構造を説明する。
【００５１】
オイルパルス機構部２０は、主に、モータ３と同期して回転する駆動部分と、先端工具が取り付けられるメインシャフト２３と同期して回転する出力部分の２つの部分により構成される。モータ３と同期して回転する駆動部分は、モータ３の回転軸に直結されるライナプレート２２（図１参照）と、その外周側で前方に延びるように固定される略円筒形の一体成型のライナ２１を含む。メインシャフト２３と同期して回転する出力部分は、メインシャフト２３と、メインシャフト２３に１８０°隔てて形成された２本の軸方向溝２４ａ、２４ｂを設ける。メインシャフト２３には、１８０°隔てて形成された２本の軸方向溝が設けられる。軸方向溝２４ａ、２４ｂは、メインシャフト２３の外周側であって、１８０°隔てた位置にあって軸方向と平行に設けられる溝である。その長さは、ライナ２１の内壁の軸方向長さとほぼ同じ長さである。これら軸方向溝２４ａ、２４ｂ内にブレード２５ａ、２５ｂを嵌挿し、ブレード２５ａ、２５ｂを常時メインシャフト２３の外周方向にバネ２６ａ、２６ｂ等の弾性手段で付勢してライナ２１の内周壁に当接するように構成する。
【００５２】
メインシャフト２３のブレード２５ａ、２５ｂが取り付けられる位置から回転角でそれぞれ約９０°隔てた位置には、凸状シール面２３ａ、２３ｂが形成される。ライナ２１の内周側には、凸状シール面２３ａ、２３ｂとほぼ接触するように内部に突出する２つの凸状シール面２１ａ、２１ｂが形成される。凸状シール面２３ａ、２３ｂが凸状シール面２１ａ、２１ｂとそれぞれ対向する位置に有るときに、ブレード２５ａ、２５ｂが凸状部２１ｃ、２１ｄと当接する。
【００５３】
メインシャフト２３は、ライナ２１とライナプレート２２により形成される閉空間内で回転できるように保持され、この閉空間内にはトルクを発生するためのオイル（作動油）が充填される。ライナ２１とメインシャフト２３の間にはＯリング３０（図１参照）が設けられ、ライナ２１メインシャフト２３間の気密性が確保される。尚、ライナ２１の円周方向の１箇所にはオイルの圧力を高圧室から低圧室に逃がすオイル通路３１と調整弁３２が設けられ、発生するオイルの最大圧力を制御し、締め付けトルクを調整することができる。また、ライナ２１の円周方向の別の箇所には、ライナ２１とライナプレート２２の取り付け位置合わせ用のピン３３が設けられる。
【００５４】
次に図２の（１）から（８）の順に沿って、オイルパルス機構部の動作を説明する。図２の（１）〜（８）は、ライナ２１がメインシャフト２３に対して相対角で１回転する状態を示した図である。トリガスイッチ８を引くことによりモータ３が回転され、これに伴いライナ２１も同期して回転する。ライナ２１の回転方向は、図２においてライナ２１の外側に示す矢印の方向である。前述したように、メインシャフト２３に負荷のかかっていないとき、又は、負荷が小さい時には、オイルの抵抗のみでメインシャフト２３がライナ２１の回転に追従して（同期して）回転する。メインシャフト２３に強い負荷がかかるとメインシャフト２３の回転が止まり、外側のライナ２１のみが回転を続ける。
【００５５】
図２の（１）は、メインシャフト２３に打撃力が発生するときの位置関係を示す図であり、本実施例ではこの時のメインシャフト２３に対するライナ２１の回転角を０°と定義する。この（１）に示す位置が、１回転に１箇所あるオイルを密閉する位置である。ここでは、凸状シール面２１ａと凸状シール面２３ａが、凸状シール面２１ｂと凸状シール面２３ｂが、ブレード２５ａと凸状部２１ｃが、ブレード２５ｂと凸状部２１ｄがそれぞれメインシャフト２３の軸方向全域において当接し、これによりライナ２１の内部空間が２つの高圧室と２つの低圧室の４室に区画される。
【００５６】
ここで高圧、低圧とは、内部に存在するオイルの圧力である。さらにモータ３の回転によってライナ２１が回転すると、高圧室のオイルはオイル通路３１、調整弁３２を介して高圧室から低圧室に流れ、高圧室のオイルの容積は減少するためオイルは圧縮されて瞬間的に高圧が発生し、この高圧はブレード２５を低圧室側に押しやる。その結果、メインシャフト２３には上下のブレード２５ａ、２５ｂを介して瞬間的に力が作用して強力な回転トルクが発生する。この高圧室が形成されることにより、ブレード２５ａ、２５ｂを図中時計方向に回転させるような強い打撃力が作用する。図２（１）に示すライナ２１の回転角を０°の位置を本明細書では「打撃位置」と呼ぶ。
【００５７】
図２の（２）は、打撃位置からライナ２１が４５°回転した状態を示す。（１）に示す打撃位置を過ぎると、凸状シール面２１ａと凸状シール面２３ａ、凸状シール面２１ｂと凸状シール面２３ｂ、ブレード２５ａと凸状部２１ｃ、及び、ブレード２５ｂと凸状部２１ｄの当接状態が解除されるため、ライナ２１の内部の４室に区画されていた空間が解除され、相互の空間にオイルが流れるため、トルクは発生せず、ライナ２１はモータ３の回転によりさらに回転する。
【００５８】
図２の（３）は、打撃位置からライナ２１が９０°回転した状態を示す。この状態では、ブレード２５ａ、２５ｂが凸状シール面２１ａ、２１ｂに当接してメインシャフト２３から突出しない位置まで半径方向内側まで後退するため、オイルの圧力の影響を受けずトルクは発生しないため、ライナ２１はそのまま回転する。
【００５９】
図２の（４）は、打撃位置からライナ２１が１３５°回転した状態を示す。この状態ではライナ２１の内部空間は連通してオイルの圧力変化は生じないため、メインシャフト２３に回転トルクは発生しない。
【００６０】
図２の（５）は、打撃位置からライナ２１が１８０°回転した状態を示す。この位置では、凸状シール面２１ｂと凸状シール面２３ａ、凸状シール面２１ａと凸状シール面２３ｂが接近するが当接しない。これは、メインシャフト２３に形成した凸状シール面２３ａと凸状シール面２３ｂが、メインシャフト２３の軸に対して対称位置にないためである。同様にライナ２１の内周に形成した凸状シール面２１ａと２１ｂもメインシャフト２３の軸に対して対称位置にはない。従って、この位置ではオイルの影響をほとんど受けないためトルクはほとんど発生しない（しかしながら、僅かにトルクが発生するのでライナ２１の摺動抵抗は僅かに高まる）。尚、発生するトルクがゼロではないのは、内部に充填されるオイルには粘性があり、凸状シール面２１ｂと凸状シール面２３ａ、又は、凸状シール面２１ａと凸状シール面２３ｂが対面した際に、ほんの僅かながら高圧室が形成されるため、（２）〜（４）、（６）〜（８）と違って若干の回転トルクを生じさせる。
【００６１】
図２の（６）〜（８）の状態は、（２）〜（４）とほぼ同様であり、これらの状態の際はトルクが発生しない。（８）の状態からさらに回転すると、図２の（１）の状態に戻る。図２（１）の打撃位置において発生した高圧室の圧力は、ライナ２１に設けたオイル通路３１を通り、調整弁３２を介し、低圧室に流入する。この流入の程度により、高圧室の圧力が変化し、発生する打撃トルクの強弱が調整される。つまり、調整弁３２の開口面積を広くすると高圧室のオイルが低圧室に早く流入するため、高圧室の圧力は低くなり、逆に開口面積を狭めると低圧室への流入量が減り、高圧室の圧力は高くなる。
【００６２】
以上説明したように、オイルパルス機構部２０においては、ライナ２１とメインシャフト２３が相対的に回転することによって、１周に１回の強い打撃トルクを発生させることができるので、先端工具１８を強い締め付けトルクにて回転させることができる。
【００６３】
次に、モータ３の駆動制御系の構成と作用を図３に基づいて説明する。図３はモータ３の駆動制御系の構成を示すブロック図であり、本実施の形態では、モータ３は３相のブラシレスモータで構成される。このブラシレスモータは、いわゆるインナーロータ型であって、複数組（本実施例では２組）のＮ極とＳ極を含む永久磁石（マグネット）を含んで構成されるロータ３ａと、スター結線された３相の固定子巻線Ｕ、Ｖ、Ｗから成るステータ３ｂと、ロータ３ａの回転位置を検出するために周方向に所定の間隔毎、例えば角度６０°毎に配置された３つのホール素子Ｈ１〜Ｈ３を有する。これらホール素子Ｈ１〜Ｈ３からの位置検出信号に基づいて固定子巻線Ｕ、Ｖ、Ｗへの通電方向と時間が制御され、モータ３が回転する。ホール素子Ｈ１〜Ｈ３は、モータ３の後方に設けられる図示しない駆動回路基板上に配置すると良い。尚、本明細書でいうホール素子Ｈ１〜Ｈ３は、磁場と電流の相互作用によるホール効果によって磁界に応じた電圧を発生させる半導体素子であって、ホールＩＣを用いることができる。しかしながら、これだけに限られずにその他の非接触型の位置検出手段を用いることも可能である。
【００６４】
駆動回路基板上に搭載される素子には、３相ブリッジ形式に接続されたＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ  ｅｆｆｅｃｔ  ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）などの６個のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６を含む。ブリッジ接続された６個のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６の各ゲートは、制御信号出力回路５３に接続され、６個のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６の各ドレインまたは各ソースは、スター結線された固定子巻線Ｕ、Ｖ、Ｗに接続される。これによって、６個のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６は、制御信号出力回路５３から入力されたスイッチング素子駆動信号（＃４、＃５、＃６等の駆動信号）によってスイッチング動作を行い、インバータ回路５２に印加されるバッテリ６の直流電圧を３相（Ｕ相、Ｖ相及びＷ相）電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗとして固定子巻線Ｕ、Ｖ、Ｗに供給する。
【００６５】
６個のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６の各ゲートを駆動するスイッチング素子駆動信号（３相信号）のうち、３個の負電源側スイッチング素子Ｑ４、Ｑ５、Ｑ６をパルス幅変調信号（ＰＷＭ信号）＃４、＃５、＃６として供給し、制御部５０に含まれる演算部５１によって、トリガスイッチ８の操作量（ストローク）の検出信号に基づいてＰＷＭ信号のパルス幅（デューティ比）を変化させることによってモータ３への電力供給量を調整し、モータ３の起動／停止と回転速度を制御する。
【００６６】
ここで、ＰＷＭ信号は、インバータ回路５２の正電源側スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ３または負電源側スイッチング素子Ｑ４〜Ｑ６の何れか一方に供給され、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ３またはスイッチング素子Ｑ４〜Ｑ６を高速スイッチングさせることによって結果的にバッテリ６の直流電圧から各固定子巻線Ｕ、Ｖ、Ｗに供給する電力を制御する。尚、本実施の形態では、負電源側スイッチング素子Ｑ４〜Ｑ６にＰＷＭ信号が供給されるため、ＰＷＭ信号のパルス幅を制御することによって各固定子巻線Ｕ、Ｖ、Ｗに供給する電力を調整してモータ３の回転速度を制御することができる。
【００６７】
オイルパルス工具１には、モータ３の回転方向を切り替えるための正逆切替レバー１４が設けられ、回転方向設定回路４９は正逆切替レバー１４の変化を検出するごとに、モータ３の回転方向を切り替えて、その制御信号を演算部５１に送信する。演算部５１は、図示していないが、処理プログラムとデータに基づいて駆動信号を出力するための中央処理装置（ＣＰＵ）、処理プログラムや制御データを記憶するためのＲＯＭ、データを一時記憶するためのＲＡＭ、タイマ等を含んで構成される。
【００６８】
制御信号出力回路５３は、回転方向設定回路４９とロータ位置検出回路５４の出力信号に基づいて所定のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６を交互にスイッチングするための駆動信号を形成し、その駆動信号をインバータ回路５２に出力する。これによって固定子巻線Ｕ、Ｖ、Ｗの所定の巻線に交互に通電し、ロータ３ａを設定された回転方向に回転させる。この場合、インバータ回路５２の負電源側スイッチング素子Ｑ４〜Ｑ６に印加する駆動信号は、印加電圧設定回路４８の出力制御信号に基づいてＰＷＭ変調信号として出力される。モータ３に供給される電流値は、電流検出回路５９によって測定され、その値が演算部５１にフィードバックされることにより、設定された駆動電力となるように調整される。尚、ＰＷＭ信号は正電源側スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ３に印加しても良い。
【００６９】
オイルパルス工具１には打撃衝撃検出センサ５６が設けられ、その出力信号が打撃衝撃検出回路５７に伝達され、打撃衝撃検出回路５７は検出された打撃トルクの大きさを演算部５１に出力する。これによって演算部５１は打撃が行われたタイミング、即ち、ライナ２１とメインシャフト２３の相対角が０°になったタイミングを知ることができる。
【００７０】
本実施例ではライナ２１とメインシャフト２３の相対角度に応じて、進角制御を行うようにした。この進角制御は、演算部５１から制御信号出力回路５３に出力する制御信号を調整し、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６を交互にスイッチングするための駆動信号を所定角度分ずらして発するように制御するものである。本願発明の発明者らは、オイルパルス機構部２０の制御を最適に行うために、進角制御がある場合と進角制御がない場合のオイルパルス工具１のライナ２１の回転数とモータトルクとの関係を調査した。図９は、ライナ２１の回転角が０°から３６０°までライナ２１の回転数とモータ３の発生トルクの関係を示すグラフである。一番上には、各回転角でのライナ２１とメインシャフト２３との位置関係を断面図にて示している。
【００７１】
中段のグラフは、ライナ２１の回転数（ｒｐｍ）であり、本実施例のライナ２１は、減速機構を介さないでモータ３の出力軸に直結されるため、ライナ回転数はモータ回転数と等しくなる。下段のグラフは、モータ３の出力トルクを示すグラフである。それぞれの横軸は、ライナ２１のメインシャフト２３に対する相対回転角度である。
【００７２】
図９において、モータ３を進角なしで制御した状態を実線８１、８２で示しており、進角有りの制御を点線７１、７２で示している。この図からわかることは、ライナ回転角が０°直後は、モータ３の進角をなしで制御した方がモータの出力トルクが高いことである。ライナ回転角が０°は、パルスが発生する位置（打撃位置）であり、パルスの発生によってモータ３の回転数がほぼゼロになるので、モータ３の始動を安定して行うためにはモータ３を進角なしで制御するのが好ましいことが判明した。
【００７３】
一方、打撃が行われる前の回転数、例えば２７０°から３６０の間にあっては、モータの進角有り制御の方が、モータのトルクが大きくでき、ライナ回転数も高くできる。ライナ回転数が高く状態で打撃を行うため、打撃トルクも進角ありの方が大きくできる。発明者らはこれらの実験の結果、両者の利点を利用することを考え、打撃の前後は進角制御なしでモータ３を制御し、それ以外はモータ３を進角ありで制御するように構成した。
【００７４】
次に、図４を用いてモータの進角制御について説明する。図４は、本発明によるオイルパルス工具の、進角制御を示すタイミングチャートである。本実施例ではモータ３は、ブラシレスモータを用い、打撃トルクを増大するために、打撃直前のライナ２１の回転数を上昇させる“進角あり”制御を併用する（曲線４１、４２）。即ち、ライナの回転角が０°から９０°までを“進角なし７６”で制御し、９０°から３００°までを“進角あり７７”で制御する。そして３００°から３６０°までを“進角なし７６”で制御する。このように制御すると、打撃時点（＝進角０°または３６０°であって打撃トルク発生時点）の前後においては“進角なし７６”でモータ３が制御され、打撃時点から回転角が離れている回転角領域では“進角あり７７”で制御する。この制御により、打撃直前のライナ２１の回転数を上昇させ、 “進角なし”だけの制御の時に比べて打撃トルクを増大させることができた。
【００７５】
一方、打撃前後のロータ回転角０°〜９０°、３００°〜３６０°の間は、進角を０°としたモータ制御を行う。これは、低回転数でのトルクを高め、打撃時、即ちライナ２１とモータ３の回転し３ａがほぼ停止（あるいは逆転）した状態から、素早いくライナ２１を加速させるためである。通常、オイルパルス機構部２０において、ライナ２１の摺動抵抗は打撃位置で最大であるため、ライナ２１を加速するためには低回転でのトルク上昇が重要である。従って、モータ３を起動させる際には、進角を０（“進角なし”）としたモータ制御を行うと安定してライナ２１の回転を開始させることができる。
【００７６】
次に図５のフローチャートを用いて本実施例のオイルパルス機構部２０の制御手順を説明する。図５に示す一連の動作は、制御部５０に含まれる演算部５１にあらかじめ格納されたプログラムによってソフトウェア的に実行可能である。まず、作業者は、オイルパルス工具１を把持して、先端工具１８によりボルトやナット等を位置づけトリガスイッチ８を引く。演算部５１は、トリガスイッチ８が引かれた事を検出し（ステップ１０１）、インバータ回路５２を制御することによってモータ３を起動させる（ステップ１０２）。この制御でのモータ３への駆動電圧の供給は固定進角で行い、例えば進角なし（進角０°）で制御する（ステップ１０３）が、ごく僅かな進角（例えば５°未満）としても良い。
【００７７】
次に、演算部５１はトリガスイッチ８がオフにされたかどうかを検出し、オフになったらモータ３を停止して作業を終了させる（ステップ１０４）。トリガスイッチ８が引いたままの場合は、次に、オイルパルス機構部２０によって打撃が行われたかを検出し、打撃が行われていない場合はステップ１０４に戻る（ステップ１０５）。ステップ１０５で打撃が行われたら、打撃による締め付けトルク値が規定の値に到達したかどうかを判定する（ステップ１０６）。このトルク値の測定は打撃衝撃検出センサ５６（図３参照）の出力によって、打撃衝撃検出回路５７（図３参照）で行うことができる。打撃による締め付けトルク値が規定の値に到達したら、締め付け完了として処理を終了する。
【００７８】
ステップ１０６で規定トルク値に達していなかったら、演算部５１は、ライナ２１のメインシャフト２３に対する回転角をゼロにセットし（ステップ１０７）、その後のライナ２１の回転角のカウントを開始する（ステップ１０８）。本実施例におけるオイルパルス工具１は、モータ３の出力軸がライナプレート２２に直結されており、ライナ２１はモータ３のロータ３ａと同期して回転する。そこで、モータ３に設けられるホール素子Ｈ１〜Ｈ３の出力信号を用いればライナ２１の回転角度を検出することができる。尚、ライナ２１の回転角はその他の方法で検出しても良く、モータ３の出力軸又は／及びメインシャフト２３に回転角センサを設けて、回転角センサの出力を利用してライナ２１のメインシャフト２３に対する回転角を高精度に検出しても良い。
【００７９】
次に、演算部５１はライナ２１のメインシャフト２３に対する回転角度が９０°に達したかを判定する（ステップ１０９）。この時点ではボルト等の被締め付け対象が着座しているためライナ２１が回転してもメインシャフト２３は停止したままである。従って、ロータ３ａの回転角度を検出することによってライナ２１の回転角度を検出することができる。ステップ１０９にて、ライナ２１の回転角が９０°に達するまで待機し、９０°に達したら、ステータ３ｂの各巻線Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相に供給する駆動電圧の進角を２０°に設定する。つまり、それまで図６で説明した“進角なし”の制御から、図７の“進角２０°”の制御に切り替える（ステップ１１０）。
【００８０】
この状態で更にライナ２１の回転角のカウントをさらに継続する。ステップ１１１にて、ライナ２１の回転角が３００°に達するまで待機し、３００°に達したら、ステータ３ｂの各巻線Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相に供給する駆動電圧の進角を０°、つまり“進角なし”に設定し（ステップ１１２）、ステップ１０４に戻る。
【００８１】
以上のような制御により、オイルパルス機構部２０による最初の打撃（衝撃パルス発生）までは進角固定で制御し、最初の打撃が行われた以降は、ライナ２１の回転角に応じて進角を変更しながらモータ３の駆動制御を行うようにした。このように、駆動電圧の進角を換えることにより、打撃直前のライナの回転数が上昇し、打撃時の締付トルクを向上させることができる。また、打撃前後には“進角なし”の制御とするため、打撃直後のロータ３ａの停止時又は極低速時の起動トルク、低速トルクを大きくすることができ、モータ３の起動及び加速特性を大幅に改善することができる。この結果、図４の曲線４１，４２に示すように、ライナ回転数は、全域に渡り進角を入れた場合と、進角が無い場合の中間的な挙動を示すようになる。
【００８２】
なお、ロータ回転角３００°〜３６０°の間は、進角を入れた方がより最高回転数が上昇し、大きな打撃トルクが得られるが、進角制御はロータ３ａの位置を予想してコイルの極を切換える構造上、打撃時はロータ位置の予測誤りが発生しうる。そして打撃位置での予測誤りは、打撃後も進角を設定したまま加速する状態に陥ることがある。そのため、打撃位置で確実に進角０°となるようにするために、打撃の十分前、即ち６０°前の矢印７９（図４参照）にて進角をゼロに切り替えた。この結果、ロータ停止時のステータとの相対位置のばらつきによる起動トルクの不足を低減させることができた。また、加速中ロータ位置では進角を付けてロータの回転数を上昇させることにより、締付トルクの高いオイルパルス工具を実現できた。
【００８３】
以上、本発明を実施例に基づいて説明したが、本発明は上述の実施例に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で種々の変更が可能である。例えば、進角の設定は、上述のように０°と２０°ではなく、この値以外であっても良い。また、本実施例では、ライナの回転角に応じて進角切替点７８、７９（図４参照）でいきなり進角を切り替えるようにしたが、回転角に応じて徐々に、或いは段階的に進角を増減するように設定しても良い。また、ロータ位置の予測精度が上がれば、打撃前の進角０°にする範囲をより小さくすることができ、例えば３３０°〜６０°の区間だけ進角をゼロにするような制御としても良い。
【００８４】
本発明の電動工具の一実施例として、オイルパルス工具における適用の説明をしたが、電動工具は、オイルパルス工具に限られない。例えば、次のような変形例がある。
（１）モータによって回転されるハンマによって、回転方向に打撃されるアンビルを有するインパクト工具においても適用することができる。この場合には、ハンマによるアンビルの打撃の前後において、進角なしとする。また、ハンマによるアンビルの打撃がされない区間において、進角ありとする。このように進角を制御することによって、打撃直前のハンマの回転数を上昇させることができるので、進角なしだけの制御の時に比べて打撃トルクを増大させることができるようになる。
（２）モータによって往復動されるピストンによって、打撃子を介してドリルビットを打撃するようなハンマやハンマドリルのような打撃工具においても適用することができる。この場合には、ピストンが打撃子側に最も近接した位置の前後において、進角なしとする。又、ピストンが打撃子側に近接するように移動する際において、進角ありとする。このようにすることによって、進角なしだけの制御の時に比べて打撃子によってドリルビットを打撃する際の打撃力を増大させることができるようになる。
（３）モータによって往復動されるプランジャにブレードが取り付けられるジグソーやセーバソー（往復動鋸）においても適用することができる。この場合には、ブレードが被削材を切断している際を進角なしとする。又、ブレードが被削材を切断していない際を進角ありとする。こうすることによって、ブレードが被削材を切断していない際に、ブレードが速く移動するので、ブレードの往復動にかかる時間が短くなる。また、切断の際に進角なしでブレードを駆動するので、安定して切断を行うことができるようになる。このため、切断にかかる時間を短くすることができる。
【００８５】
上記した以外にも、先端工具が作業をする際に、反力を受け、その反力が変動する電動工具に適用が可能である。先端工具が一定の反力を受けず、その反力が変動する電動工具において本発明は特に有用である。
【符号の説明】
【００８６】
１  オイルパルス工具      ２  ハウジング      ２ａ  胴体部
２ｂ  グリップ部      ３  モータ      ３ａ  ロータ      ３ｂ  ステータ
３ｃ  永久磁石      ４  ケース      ５  カバー      ６  バッテリ
８  トリガスイッチ      ９  ベアリング      １０  ベアリング
１１  ホルダ      １４  正逆切替レバー      １５  ビットホルダ
１８  先端工具      ２０  オイルパルス機構部      ２１  ライナ
２１ａ、２１ｂ  凸状シール面      ２１ｃ、２１ｄ  凸状部
２２  ライナプレート      ２３  メインシャフト
２３ａ、２３ｂ  凸状シール面      ２４ａ、２４ｂ  軸方向溝
２５、２５ａ、２５ｂ  ブレード      ２６ａ、２６ｂ  バネ
３０  Ｏリング      ３１  オイル通路      ３２  調整弁      ３３  ピン
４１  （進角切り替え制御の際の）ライナ回転数
４２  （進角切り替え制御の際の）モータトルク
４７  スイッチ操作検出回路      ４８  印加電圧設定回路
４９  回転方向設定回路      ５０  制御部      ５１  演算部
５２  インバータ回路      ５３  制御信号出力回路
５４  ロータ位置検出回路      ５６  打撃衝撃検出センサ
５７  打撃衝撃検出回路      ５９  電流検出回路
７８、７９  進角切替点
Ｈ１〜Ｈ３  ホール素子      Ｑ１〜Ｑ６  スイッチング素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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